Spettroscopia Raman

La glicemia, ovvero la concentrazione di glucosio nel sangue, è uno dei piu’ importanti parametri che vengono monitorati per la diagnosi e la cura di alcune malattie metaboliche. Il lavoro messo in atto nell'ultimo decennio per arrivare a test semplici e non invasivi di questo parametro è stato enorme, anche se agli sforzi fatti però non corrispondono risultati proporzionati. Abbiamo scelto di realizzare alcune misure per verificare l'attendibilità dei risultati presentati in letteratura ed avere un primo riscontro strumentale dei problemi sperimentali. Ci siamo concentrati sulla spettroscopia Raman in quanto l'interpretazione dei risultati è piu’ chiara, non lascia spazio a manipolazioni, e non richiede una analisi dati ad hoc.

Nello scattering Raman un fotone incidente su di una molecola può essere assorbito per dare vita ad un fonone o può assorbirne uno, sottraendo energia al materiale e cambiare così la propria frequenza. Il processo è fortemente depresso rispetto ai processi di diffusione, assorbimento e ai meccanismi di fluorescenza. In pratica, la radiazione generata da una sorgente laser viene focalizzata sul campione da analizzare. Parte dell'energia incidente viene diffusa isotropicamente nello spazio circostante.

Lo spettro di questa radiazione è diverso per ogni sostanza per cui un'analisi dello spettro può permetterci di riconoscere la presenza di un composto chimico in una miscela di altre sostanze e di misurarne la concentrazione.
La configurazione ottica scelta per gli esperimenti iniziali è la seguente:

  • Il fascio laser viene focalizzato sul campione da analizzare, contenuto all'interno di una provetta di vetro ottico.
  • La luce raccolta a 90° rispetto alla direzione del fascio incidente viene collimata sulla fenditura di ingresso del monocromatore, tramite una lente che ha il fuoco coincidente con il punto che viene illuminato.
  • L'acquisizione è gestita da un computer che muove i reticoli del monocromatore e registra il segnale sul rilevatore posto in uscita dal monocromatore, integrando questo segnale su un tempo scelto dall'operatore.

Sono stati approntati due sistemi diversi basati su due sorgenti laser, due monocromatori e due rilevatori per effettuare la messa a punto dell'apparato
strumentale finale. Le sorgenti scelte inizialmente sono state:

  • Un diodo laser VCSEL, stabilizzato in temperatura, con un fascio di buona qualità geometrica, che emette 5 mW di luce a circa 760 nm;
  • Un laser ad Argon che può emettere circa 100 mW di luce su alcune lunghezze d'onda selezionabili fra il verde (513,7 nm) e il blu (476,5 nm)